В физике высоких энергий , струя тушение представляет собой явление , которое может произойти в столкновении частиц сверхвысокой энергии. В общем, столкновение частиц высоких энергий может производить струю из элементарных частиц , которые возникают из этих столкновений. Столкновения ультрарелятивистских пучков тяжелых ионов создают горячую и плотную среду, сравнимую с условиями в ранней Вселенной , а затем эти струи сильно взаимодействуют со средой, что приводит к заметному снижению их энергии. Это снижение энергии называется «гашением струи».
Фон физики
В контексте столкновений адронов высоких энергий кварки и глюоны вместе называются партонами . Струи, возникающие в результате столкновений, изначально состоят из партонов, которые быстро объединяются в адроны - процесс, называемый адронизацией . Непосредственно наблюдать можно только образовавшиеся адроны. Горячая плотная среда, образующаяся при столкновениях, также состоит из партонов; она известна как кварк-глюонная плазма (КГП). В этой сфере применяются законы физики - законы квантовой хромодинамики (КХД).
Столкновения ядер с ядрами высоких энергий позволяют изучать свойства среды КГП по наблюдаемым изменениям функций фрагментации струи по сравнению со случаем без гашения. Согласно КХД , партоны с большим импульсом, рожденные на начальной стадии столкновения ядра с ядром, будут подвергаться множественным взаимодействиям внутри области столкновения до адронизации . В этих взаимодействиях энергия партонов уменьшается из-за потерь энергии при столкновении [1] и индуцированного средой глюонного излучения [2], последнее является доминирующим механизмом в КГП. Эффект гашения струи в QGP является основной мотивацией для изучения струй, а также спектров высокоимпульсных частиц и корреляций частиц в столкновениях тяжелых ионов. Точная реконструкция струи позволит измерить функции фрагментации струи и, следовательно, степень гашения и, следовательно, даст представление о свойствах горячей плотной среды QGP, созданной в результате столкновений.
Экспериментальные доказательства гашения струи
Первое свидетельство потери энергии партонами было обнаружено на коллайдере релятивистских тяжелых ионов (RHIC) из-за подавления частиц с высокой pt, изучая фактор ядерной модификации [3] [4] и подавление взаимных корреляций. [4]
Ожидается, что в ультрарелятивистских столкновениях тяжелых ионов при энергии центра масс 2,76 и 5,02 ТэВ на Большом адронном коллайдере (LHC) взаимодействия между партоном с большим импульсом и горячей плотной средой, образующейся в результате столкновений приводят к гашению струи. Действительно, в ноябре 2010 года ЦЕРН объявил о первом прямом наблюдении гашения струй, основанном на экспериментах со столкновениями тяжелых ионов , в которых участвовали ATLAS , CMS и ALICE . [5] [6] [7] [8]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ DH Perkins (2000). Введение в физику высоких энергий , Cambridge University Press.
- ^ Гросс, Дэвид Дж .; Вильчек, Франк (25 июня 1973 г.). "Поведение неабелевых калибровочных теорий в ультрафиолетовом свете" . Письма с физической проверкой . 30 (26): 1343–1346. Bibcode : 1973PhRvL..30.1343G . DOI : 10.1103 / physrevlett.30.1343 .
- ^ Adcox, K .; и другие. (Сотрудничество PHENIX) (2002). «Подавление адронов с большим поперечным импульсом в центральных столкновениях Au + Au при √ s NN = 130 ГэВ». Письма с физической проверкой . 88 (2): 022301. arXiv : nucl-ex / 0109003 . DOI : 10.1103 / physrevlett.88.022301 . PMID 11801005 . S2CID 119347728 .
- ^ а б Адлер, Ц .; и другие. (Сотрудничество STAR) (26 февраля 2003 г.). «Исчезновение встречных корреляций адронов с высоким p T в центральных столкновениях Au + Au при √ s NN = 200 ГэВ». Письма с физической проверкой . 90 (8): 082302. arXiv : nucl-ex / 0210033 . DOI : 10.1103 / physrevlett.90.082302 . PMID 12633419 . S2CID 41635379 .
- ^ «Эксперименты на LHC открывают новое понимание первозданной вселенной» (пресс-релиз). ЦЕРН . 26 ноября 2010 . Проверено 2 декабря 2010 года .
- ^ Aad, G .; и другие. (Сотрудничество ATLAS) (13 декабря 2010 г.). «Наблюдение зависящей от центральности асимметрии Диджета в столкновениях свинец-свинец при √ s NN = 2,76 ТэВ с детектором ATLAS на LHC» . Письма с физической проверкой . 105 (25): 252303. DOI : 10,1103 / physrevlett.105.252303 . PMID 21231581 .
- ^ Чатрчян, С .; и другие. (CMS Collaboration) (12 августа 2011 г.). «Наблюдение и исследование гашения струи в столкновениях Pb-Pb при √ s NN = 2,76 ТэВ» . Physical Review C . 84 (2): 024906. DOI : 10,1103 / physrevc.84.024906 .
- ^ ЦЕРН (18 июля 2012 г.). «Тяжелые ионы и кварк-глюонная плазма» .
Внешние ссылки
- Подавление струй при столкновении тяжелых ионов
- Продувка творожного супа
- Обзор Jet Quenching (2017)
- Обзор Jet Quenching (2009 г.)